تأثير عمليات الترابط المختلفة على الأداء الميكانيكي لمركبات ألياف الكربون/البولي أميد (CF/PA6)
الملخص
تستخدم المواد المركبة المصنوعة من مادة البولي أميد (PA6) المقوى بألياف الكربون (CF) على نطاق واسع كمواد هيكلية في صناعات السيارات والفضاء نظرًا لخصائصها المتميزة. ومع ذلك ، نظرًا لمتطلبات السلامة الهيكلية للمواد المركبة ، لا تزال هناك محدودية فيما يتعلق بالإنتاج الفعلي للمواد المركبة المكونة من (CF/ PA6). الروابط القوية لصفائح CF/PA6 مطلوبة بشدة لعمل تصميم خفيف الوزن يستخدم في العديد من المجالات. بهدف إجراء مقارنات ، تم تدراسة مختلف طرق المعالجة مثل الربط بمواد لاصقة والربط الحراري لتشكيل روابط اللإلفة بين صفحتين مركبتين من (CF/PA6). كما تم دراسة تأثير الطرق المختلفة ومتغيرات المعالجة المختلفة على مقاومة القص للروابط. أظهرت النتائج أنه من السهل جدًا التعامل مع الروابط اللاصقة التقليدية وقد تتشكل روابط أقوى إلى حد ما. يمكن استخدام الروابط الحرارية القائمة على التوصيل الكهربائي عن طريق CF لتشكيل توصيلات متلدنة بالحرارة مع المرونة في التصميم. يمكن أن تزيد الروابط الحرارية عن طريق الضغط الساخن من قوة الاتصال؛ عندما تتشكل بالضغط الساخن في ظروف مثالية في درحة حرارة تبلغ 250 درجة مئوية وضغط 2.5 ميجا باسكال ، فإن قوة القص للمفصل 138.85 ميجا باسكال. وبالتالي تم التأكيد على أنه يمكن الحصول على روابط قوية لأجزاء الصفائح للمادة المركبة CF/PA6 عن طريق الالتصاق الحراري عبرعملية الضغط الساخن.
المراجع
[2] S. Lee, K. Ko, J. Youk, D. Lim, and W. Jeong, "Preparation and properties of carbon fiber/carbon nanotube wet-laid composites". Polymers, vol. 11, no. 10, pp. 1597, 2019.https://dx.doi.org/10.3390%2Fpolym11101597
[3] G. P. Zhang, J. C. Li, Z. X. Liu, and P. C. Wang, "Application of ultrasonic welding to repair adhesively bonded short carbon fiber reinforced Nylon 6 composites", International Journal of Adhesion and Adhesives, vol. 100, pp. 102603, 2020. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2020.102603
[4] M. Okayasu, and T. Kubota, "An Electrical Resistance Joining Technology for Carbon Fiber-Reinforced Polyphenylene Sulfide Composites". Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 29, no 4, pp. 2134-2143, 2020. https://doi.org/10.1007/s11665-020-04764-3
[5] K. J. Jadee and A.Othman, "Fiber reinforced composite structure with bolted joint–a review". Paper presented at the Key Engineering Materials, 2011.
[6] J.Cui, Y.Li, Q. Liu, X. Zhang, Z. Xu, and G. Li, " Joining of tubular carbon fiber-reinforced plastic/aluminum by magnetic pulse welding," Journal of Materials Processing Technology, vol. 264, pp. 273-282, 2019. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2018.09.018
[7] J. H. Kim, C. J.Lee, K. D. Min, B.-U. Hwang, D. G.Kang, D. H. Choi, and S. B. Jung, "Intense pulsed light surface treatment for improving adhesive bonding of aluminum and carbon fiber reinforced plastic (CFRP) ", Composite Structures, vol. 258, pp. 113364, 2015. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.113364
[8] K. Nagatsuka, S. Yoshida, A. Tsuchiya, and K. Nakata, "Direct joining of carbon-fiber–reinforced plastic to an aluminum alloy using friction lap joining", Composites Part B: Engineering, vol. 73, pp. 82-88, 2015.https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2014.12.029
[9] A. Pramanik, A. Basak, Y. Dong, P. Sarker, M. Uddin, G. Littlefair, and S. Chattopadhyaya, "Joining of carbon fibre reinforced polymer (CFRP) composites and aluminium alloys–A review", Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 101, pp. 1-29, 2017. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2017.06.007
[10] J. Gonçalves, J. Dos Santos, L. Canto, and S. Amancio-Filho, (2015). "Friction spot welding of carbon fiber-reinforced polyamide 66 laminate", Materials letters, vol. 159, pp.506-509. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2015.08.036
[11] Y. H. Gao, Q. Zhi, L. Lu, Z. X. Liu, and P. C. Wang, "Ultrasonic welding of carbon fiber reinforced nylon 66 composite without energy director". Journal of Manufacturing Science and Engineering, vol. 140 no. 5, 2018. https://doi.org/10.1115/1.4039113
[12] P. Granowicz, G. L. Molteni, and T. Kobayashi, "New Polymer" SHIELD" Technology Protects High-Performance Nylon and PPA Polymers to Replace More Metal-For Weight and Cost Savings-Under the Hood", SAE International Journal of Materials and Manufacturing, vol. 4, no.1, pp. 430-439, (2011).
https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.471-472.939
[13] F. Lambiase, S. Genna, C. Leone, and A. Paoletti, "Laser-assisted direct-joining of carbon fibre reinforced plastic with thermosetting matrix to polycarbonate sheets". Optics & Laser Technology, vol. 94, pp. 45-58, 2017. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2017.03.006
[15] C. Mandolfino, E. Lertora, S.Genna, C. Leone, and C. Gambaro, "Effect of laser and plasma surface cleaning on mechanical properties of adhesive bonded joints", Procedia Cirp, vol. 33, pp.458-463, 2015. https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.06.054
[16] K. Nagatsuka, T. Onoda, T. Okada, and K. Nakata, "Direct dissimilar joining of aluminium alloys and polyamide 6 by friction lap joining", Welding international, vol. 31 no. 1 , pp. 9-16, 2017. https://doi.org/10.1080/09507116.2016.1223185.
[17] W. Oudad, K. Madani, B. B. Bouiadjra, M. Belhouari, S. Cohendoz, S. Touzain, and X. Feaugas,. Effect of humidity absorption by the adhesive on the performances of bonded composite repairs in aircraft structures. Composites Part B: Engineering, vol. 43 no. 8, pp. 3419-3424, 2012. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2012.01.028
[18] N. Karakaya, M. Papila, and G. Özkoç, "Effects of hot melt adhesives on the interfacial properties of overmolded hybrid structures of polyamide-6 on continuous carbon fiber/epoxy composites". Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, no.139, pp.106106, 2020. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2020.106106